JP2017048920A - Worm wheel, worm reduction gear and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電動式パワーステアリング装置に組み込んで使用されるウォーム減速機を構成するウォームホールのうち、ハブとギヤ部とを固定して成る、複合型のウォームホイールの改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a composite worm wheel in which a hub and a gear portion are fixed among worm holes constituting a worm speed reducer used by being incorporated in, for example, an electric power steering apparatus.
自動車の操舵輪(フォークリフトなどの特殊車両を除き、通常は前輪)に舵角を付与する際に、ステアリングホイールの操作に要する力の軽減を図る為の装置として、補助動力源として電動モータを使用する、電動式パワーステアリング装置が広く使用されている。コラムアシスト式、ピニオンアシスト式、デュアルピニオン式、ラックアシスト式など、様々な構造の電動式パワーステアリング装置が考えられているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられる回転軸に、電動モータの補助動力が、減速機を介して付与される。この様な減速機としては、ウォーム減速機が広く使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、電動モータにより回転駆動されるウォームと、回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、電動モータの補助動力を回転軸へと伝達する様にしている。 An electric motor is used as an auxiliary power source as a device to reduce the force required to operate the steering wheel when a steering angle is given to the steering wheel of an automobile (usually the front wheel, excluding special vehicles such as forklifts). Electric power steering devices are widely used. Electric power steering devices with various structures such as column assist type, pinion assist type, dual pinion type, rack assist type, etc. are considered, but in any case, the rotating shaft can be rotated by operating the steering wheel In addition, the auxiliary power of the electric motor is applied through the speed reducer. As such a speed reducer, a worm speed reducer is widely used. In the case of an electric power steering device using a worm speed reducer, a worm that is rotationally driven by an electric motor and a worm wheel that rotates together with the rotating shaft are engaged with each other so that auxiliary power of the electric motor is transmitted to the rotating shaft. I have to.
図11、12は、コラムアシスト式の電動式パワーステアリング装置の1例を示している。ステアリングホイール1により回転させられるステアリングシャフト2の前端部は、ハウジング3の内側に回転自在に支持されており、該ステアリングシャフト2により回転駆動される部分に、ウォームホイール4が固定されている。一方、電動モータ5の出力軸6には、ウォーム7が連結されている。そして、該ウォーム7と前記ウォームホイール4とを噛合させる事で、前記電動モータ5から該ウォームホイール4に対して、所定方向に所定の大きさの補助トルクを付与する事が可能になる。
11 and 12 show an example of a column assist type electric power steering apparatus. A front end portion of the
この様な電動式パワーステアリング装置の運転時には、運転者の操作に基づき、前記ステアリングホイール1から前記ステアリングシャフト2に加えられるトルクの方向及び大きさに応じて、前記電動モータ5への通電方向及び通電量が制御される。そして、前記ウォーム7及び前記ウォームホイール4を通じて、前記ステアリングシャフト2に、適切な補助トルクが付与される。従って、前記ステアリングシャフト2から入力されるトルクよりも、中間シャフト8を通じてステアリングギヤユニット9に伝達されるトルクの方が大きくなる。この結果、左右1対のタイロッド10、10を、前記ステアリングホイール1に加えられた操作力よりも大きな力で押し引きする事が可能になり、小さな操作力でも左右1対の操舵輪に所望の舵角を付与する事が可能になる。
During operation of such an electric power steering device, the direction of energization to the
電動式パワーステアリング装置に組み込まれるウォーム減速機を構成するウォームホイールとして、例えば特許文献1に記載されている様に、金属製のハブと合成樹脂製のギヤ部とを組み合わせた、複合型のウォームホイールが知られている。
この様な複合型のウォームホイールは、回転軸に外嵌固定される部分を、円輪状のハブにより構成し、ウォームと噛合する部分を合成樹脂製のギヤ部により構成している。この様な複合型のウォームホイールによれば、ギヤ部を合成樹脂製とする事で、ウォームホイールの外周面に歯部を形成する作業が容易になり、加工コストの低減を図れると共に、ウォームホイールとウォームとの噛合部で発生する歯打ち音の低減も図れる。図13は、特許文献1に記載された、複合型のウォームホイール4aを示している。
As a worm wheel constituting a worm reduction gear incorporated in an electric power steering device, for example, as described in
In such a composite-type worm wheel, the part fitted and fixed to the rotating shaft is constituted by an annular hub, and the part engaged with the worm is constituted by a synthetic resin gear part. According to such a composite-type worm wheel, the gear portion is made of synthetic resin, so that the operation of forming the tooth portion on the outer peripheral surface of the worm wheel is facilitated, and the processing cost can be reduced. It is possible to reduce the rattling noise generated at the meshing portion between the worm and the worm. FIG. 13 shows a
ウォームホイール4aは、ハブ11と、ギヤ部12とにより構成されている。このうちのハブ11は、金属製で、円輪状に構成されている。又。前記ハブ11の中心部には、該ハブ11を回転軸に外嵌固定する為の円形の取付孔13が設けられている。又、前記ハブ11の外周面には、凹凸状のローレット部14が形成されている。これに対し、前記ギヤ部12は、合成樹脂製で、前記ハブ11の外周面に固定されている。より具体的には、前記ギヤ部12を構成する合成樹脂が、前記ローレット部14の凹部15に入り込む事で、前記ギヤ部12がトルク伝達を可能に前記ハブ11に結合している。又、前記ギヤ部12の外周面には、ウォームと噛合可能なウォームホイール歯16が形成されている。
The
ところで、近年、電動式パワーステアリング装置を、比較的大型の車両に使用する場合が増加しており、ウォームホイールを通じて回転軸に付与される補助トルクが増大する傾向にある。この為、上述した様な複合型のウォームホイール4aを、比較的大型の車両に使用する場合には、前記ハブ11と前記ギヤ部12とが、ずれ動いたりしない様に、これらハブ11とギヤ部12との結合力を向上する必要がある。従来構造のウォームホイール4aの場合、結合力を向上するには、前記ローレット部14の凹部15をより深く形成し、より多くの合成樹脂を該凹部15内に入り込ませる事が考えられる。但し、この場合には、前記ハブ11の径方向に関する厚さ寸法が嵩み、前記ウォームホイール4aの重量が増加すると共に、前記凹部15(ローレット部14)の加工コストが嵩むといった問題を生じる可能性がある。
By the way, in recent years, the case where the electric power steering apparatus is used for a relatively large vehicle is increasing, and the auxiliary torque applied to the rotating shaft through the worm wheel tends to increase. For this reason, when the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を図れる、複合型のウォームホイールの構造を実現すべく発明したものである。 In view of the above circumstances, the present invention was invented to realize a composite worm wheel structure capable of preventing separation of the hub and the gear portion while suppressing an increase in processing cost and weight. is there.
本発明のウォームホイールは、金属製又は合成樹脂製等で円輪状のハブ(芯金)と、このハブの径方向外端部を覆う状態で設けられた合成樹脂製のギヤ部とを備えている。
又、前記ハブの外周面の軸方向両端部に存在する1対の肩部のうち、前記ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する(第一の)噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部に、1乃至複数の(第一の)溝部を形成している。
更に、該溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面を、この噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する(実質的に直交する場合を含む)方向に傾斜させている。
尚、上記内容は、前記噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向と前記ハブの中心軸との為す角度をθとした場合に、前記溝部の底面(傾斜面部)が、このハブの中心軸に対して90−θ度だけ傾斜している、と表現する事もできる。
The worm wheel of the present invention includes a ring-shaped hub (core metal) made of metal or synthetic resin, and a synthetic resin gear portion provided in a state of covering a radially outer end portion of the hub. Yes.
Of the pair of shoulder portions existing at both axial ends of the outer peripheral surface of the hub, the (first) meshing reaction force acting on the gear portion when the worm wheel is rotationally driven in a predetermined direction. One or a plurality of (first) grooves are formed on one shoulder located on the opposite side of the hub in the axial direction of the component force.
Further, a bottom surface of a portion of the groove portion where a phase in the circumferential direction coincides with a portion of the gear portion where the meshing reaction force acts is included in the axial direction and the radial direction of the hub of the meshing reaction force. It is made to incline in the direction orthogonal (including the case where it is substantially orthogonal) with respect to the action direction of the resultant force of these component force.
In addition, the above-described content is that the bottom surface of the groove portion (when the angle formed between the acting direction of the resultant force of the axial direction and the radial component force of the hub and the central axis of the hub among the meshing reaction forces is θ) It can also be expressed that the inclined surface portion is inclined by 90-θ degrees with respect to the central axis of the hub.
上述の様な本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば請求項2に記載した発明の様に、前記溝部を、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成する事ができる。尚、この場合に、前記一方の肩部に形成する溝部の数は、2以上の複数個となる。
或いは、請求項3に記載した発明の様に、前記溝部を、前記ハブの円周方向に連続する状態で形成する事ができる。尚、この場合に、前記一方の肩部に形成する溝部の数は1個となり、この溝部により面取り部が構成される。
When implementing the worm wheel of the present invention as described above, for example, as in the invention described in
Or like the invention described in
又、本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば請求項4に記載した発明の様に、前記溝部の底面を、前記噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する仮想線を母線とし、前記ハブの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させる事ができる。
又、上述した請求項2に記載した発明の様に、前記溝部を、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成する場合には、例えば請求項5に記載した発明の様に、該溝部の底面を、例えば円周方向中間部から円周方向両側に向かう程溝深さが浅くなる凹曲面とする事もできる。
又、本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば、前記溝部の底面を平坦面状とする事もできる。
When the worm wheel of the present invention is implemented, for example, as in the invention described in claim 4, the bottom surface of the groove portion is subjected to the component force in the axial direction and the radial direction of the hub in the meshing reaction force. The virtual line perpendicular to the acting direction of the resultant force can be used as a generating line, and the hub can exist on the virtual conical cylinder surface having the central axis of the hub as its central axis.
Further, as in the invention described in
Moreover, when implementing the worm wheel of this invention, the bottom face of the said groove part can also be made into a flat surface shape, for example.
又、本発明のウォームホイールを実施する場合には、例えば請求項6に記載した発明の様に、前記1対の肩部のうち、前記ウォームホイールを前記所定方向とは逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する第二の噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する他方の肩部に、1乃至複数の第二の溝部を形成する事ができる。
そして、該第二の溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記第二の噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面を、この第二の噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する(実質的に直交する場合を含む)方向に傾斜させる事ができる。
When the worm wheel of the present invention is implemented, for example, as in the invention described in
Of the second meshing reaction force, a bottom surface of a portion of the second groove portion whose phase in the circumferential direction coincides with a portion of the gear portion where the second meshing reaction force acts is included. The hub can be tilted in a direction perpendicular to (including substantially perpendicular to) the direction of the resultant force of the component force in the axial direction and radial direction of the hub.
上述した様な請求項6に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項7に記載した発明の様に、前記一方の肩部に設けられた複数の(第一の)溝部と、前記他方の肩部に設けられた複数の第二の溝部とを、それぞれ等ピッチで配置する事ができる。別な言い方をすれば、前記一方の肩部に設けられた(第一の)溝部と、前記他方の肩部に設けられた第二の溝部とを、前記ハブの軸方向に重畳する位置に配置する事ができる。
When carrying out the invention described in
又、上述した様な請求項7に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項8に記載した発明の様に、前記一方の肩部に設けられた(第一の)溝部と、前記他方の肩部に設けられた第二の溝部とを、前記ハブの外周面に形成された連続凹溝により軸方向に連続(連通)させる事ができる。
When carrying out the invention described in claim 7 as described above, for example, as in the invention described in
又、上述した様な請求項6〜8に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項9に記載した発明の様に、前記第二の溝部の底面を、前記第二の噛み合い反力のうち前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する第二の仮想線を母線とし、前記ハブの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させる事ができる。
或いは、例えば請求項10に記載した発明の様に、前記第二の溝部を、前記ハブの円周方向に離隔した状態で不連続に形成し、該第二の溝部の底面を、例えば円周方向中間部から円周方向両側に向かう程溝深さが浅くなる凹曲面とする事もできる。
或いは、前記第二の溝部の底面を平坦面状とする事もできる。
Further, when carrying out the invention described in
Alternatively, for example, as in the invention described in
Alternatively, the bottom surface of the second groove portion can be flat.
一方、本発明のウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールとを互いに噛合させる事により構成される。
特に本発明のウォーム減速機の場合には、前記ウォームホイールを、本発明のウォームホイールとしている。
On the other hand, the worm speed reducer of the present invention is configured by meshing a worm and a worm wheel.
Particularly in the case of the worm speed reducer of the present invention, the worm wheel is the worm wheel of the present invention.
又、本発明の電動式パワーステアリング装置は、回転軸と、電動モータと、ウォーム減速機とを備えている。
このうちの回転軸は、ステアリングホイールの操作に基づいて回転し、操舵輪に対し回転量に応じた舵角を付与するものである。
又、前記電動モータは、前記回転軸に補助力を付与する為のものである。
更に、前記ウォーム減速機は、前記電動モータの出力軸と前記回転軸との間に設けられて、該出力軸の回転を該回転軸に伝達するものである。
特に本発明の電動式パワーステアリング装置の場合には、前記ウォーム減速機を、本発明のウォーム減速機としている。
The electric power steering apparatus of the present invention includes a rotating shaft, an electric motor, and a worm reducer.
Of these, the rotating shaft rotates based on the operation of the steering wheel, and gives the steering wheel a steering angle corresponding to the amount of rotation.
The electric motor is for applying auxiliary force to the rotating shaft.
Furthermore, the worm speed reducer is provided between the output shaft of the electric motor and the rotating shaft, and transmits the rotation of the output shaft to the rotating shaft.
Particularly in the case of the electric power steering apparatus of the present invention, the worm speed reducer is the worm speed reducer of the present invention.
上述の様に構成する、本発明のウォームホイールによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を効果的に図れる。
即ち、本発明のウォームホイールの場合には、ハブの外周面の軸方向両端部に設けられた1対の肩部のうち、ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際にギヤ部に作用する噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部に、1乃至複数の溝部を形成し、該溝部の底面を、前記噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する方向に傾斜させている。
この為、前記ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する、前記噛み合い反力の軸方向及び径方向の分力の合力を、この合力に対し直交する状態で形成された前記溝部の底面によって支承できる。従って、前記ギヤ部に作用する噛み合い反力に基づき、該ギヤ部と前記ハブとが、該ハブの軸方向に相対変位する(ずれ動く)事を効果的に防止できる。又、前記溝部を形成する事で、前記ギヤ部と前記ハブとの接触面積を増やす事ができる為、これらギヤ部とハブとの結合力を向上させる事もできる。
この様に、本発明の場合には、ハブの外周面のうち軸方向端部に存在する肩部に溝部を形成するだけで、ハブとギヤ部との分離防止を効果的に図れる為、前述した従来構造の場合の様に、ハブの外周面全体にローレット加工を形成する場合に比べて、加工コストの低減を図れる。又、前記噛み合い反力を前記溝部の底面によって効果的に支承でき、前記従来構造の場合の様に、ハブの外周面を深く加工しなくて済む為、該ハブの径方向に関する厚さ寸法の増加を抑えられ、重量の増加を抑えられる。
以上の様に、本発明のウォームホイールによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、ハブとギヤ部との分離防止を効果的に図れる。
According to the worm wheel of the present invention configured as described above, it is possible to effectively prevent separation of the hub and the gear portion while suppressing an increase in processing cost and weight.
That is, in the case of the worm wheel of the present invention, of the pair of shoulder portions provided at both ends in the axial direction of the outer peripheral surface of the hub, the meshing which acts on the gear portion when the worm wheel is rotationally driven in a predetermined direction. One or a plurality of grooves are formed on one shoulder located on the opposite side to the acting direction of the component force in the axial direction of the hub with respect to reaction force, and the bottom surface of the groove is It is inclined in a direction orthogonal to the direction of action of the resultant force of the component force in the axial direction and the radial direction of the hub.
For this reason, the resultant force of the axial and radial component forces of the meshing reaction force acting on the gear portion when the worm wheel is rotationally driven in a predetermined direction is formed in a state orthogonal to the resultant force. It can be supported by the bottom surface of the groove. Therefore, it is possible to effectively prevent the gear portion and the hub from being relatively displaced (shifted) in the axial direction of the hub based on the meshing reaction force acting on the gear portion. Moreover, since the contact area between the gear part and the hub can be increased by forming the groove part, the coupling force between the gear part and the hub can be improved.
Thus, in the case of the present invention, it is possible to effectively prevent separation between the hub and the gear by simply forming a groove in the shoulder located at the axial end of the outer peripheral surface of the hub. As in the case of the conventional structure, the machining cost can be reduced as compared with the case where knurling is formed on the entire outer peripheral surface of the hub. In addition, the meshing reaction force can be effectively supported by the bottom surface of the groove portion, and the outer peripheral surface of the hub does not have to be processed deeply as in the conventional structure. The increase can be suppressed and the increase in weight can be suppressed.
As described above, according to the worm wheel of the present invention, it is possible to effectively prevent separation of the hub and the gear portion while suppressing an increase in processing cost and weight.
[実施の形態の第1例]
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜5を参照しつつ説明する。本例の電動式パワーステアリング装置に組み込むウォーム減速機を構成するウォームホイール4bは、複合型で、ハブ11aと、ギヤ部12aとにより構成されている。
[First example of embodiment]
A first example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
このうちのハブ11aは、銅系合金、鉄系合金等の金属製又は合成樹脂製で、円輪状に形成されている。又、前記ハブ11aの中心部には、該ハブ11aを出力軸17に外嵌固定する為の円形の取付孔13aが設けられている。又、該ハブ11aの軸方向片面{図1、3及び図4(B)の左面}のうちで外周縁部よりも内径寄り部分には、軸方向に凹んだ環状凹部18が設けられている。
Of these, the
特に本例のウォームホイール4bの場合には、前記ハブ11aの円筒面である外周面の軸方向両端部に存在する1対の肩部19a、19bに、それぞれ第一の溝部20a、20a及び第二の溝部20b、20bが、複数個(図示の例では48個)ずつ(同数)形成されている。
In particular, in the case of the
前記各第一の溝部20a、20aは、前記ウォームホイール4bをウォーム7aにより所定方向{図4の(A)の矢印イ方向}に回転駆動する際に前記ギヤ部12aに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(図3中のF1x)の作用方向とは反対側{図1、3及び図4(B)の左側}に位置する一方の肩部19aに、該ハブ11aの円周方向に関して等間隔に(等ピッチで)離隔した状態で不連続に形成されている。
Each of the
又、前記各第二の溝部20b、20bは、前記ウォームホイール4bを前記所定方向とは逆方向{図4の(A)の矢印ロ方向}に回転駆動する際に前記ギヤ部12aに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(図3中のF2x)の作用方向とは反対側{図1、3及び図4(B)の右側}に位置する他方の肩部19bに、該ハブ11aの円周方向に関して等間隔に(等ピッチで)離隔した状態で不連続に形成されている。
The
又、本例の場合には、前記各第一の溝部20a、20aと、前記各第二の溝部20b、20bとを、それぞれ等ピッチで形成している。この為、これら第一の溝部20a、20aと第二の溝部20b、20bとは、それぞれ軸方向に重畳する位置に形成されている。又、前記各第一の溝部20a、20a及び前記各第二の溝部20b、20bは、前記ハブ11aの中心軸を含む仮想平面に関する断面形状が略直角三角形状で、且つ、該ハブ11aの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が略四角形状(略長方形状)に構成されている。具体的には、前記各第一の溝部20a、20a及び前記各第二の溝部20b、20bは、後述する様に部分円すい筒面(円すい凸面)である底面21a、21bと、この底面21a、21bの円周方向両端部から径方向外方に略直角に折れ曲がった(立ち上がった)、直角三角形状の平坦面(ハブ11aの中心軸を含む仮想平面上に存在する面)である1対の側面33、33とから構成されている。この様な構成を有する前記各第一の溝部20a、20a及び前記各第二の溝部20b、20bは、前記ハブ11aを冷間鍛造により加工する際に同時に形成しても良いし、切削加工により形成しても良い。
In the case of this example, the
又、本例の場合には、前記各第一の溝部20a、20aの底面21a、21aを、前記ウォームホイール4bを前記所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部12a(ウォームホイール歯16a)に作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(F1x)及び径方向の分力(F1y)の合力(F1xy)の作用方向に対し直交する仮想線L1を母線とし、且つ、前記ハブ11aの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。別な言い方をすれば、前記仮想線L1を母線とし、該母線と前記ハブ11aの中心軸との交点を頂点とする、仮想円すいの側面(円すい筒面)上に、前記各底面21a、21aを存在させている。この為、本例の場合には、前記各第一の溝部20a、20aのうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部12aのうちで前記噛み合い反力が作用する部分(ウォーム7aとの噛合部)と一致する部分に設けられた第一の溝部20aの底面は、前記合力(F1xy)の作用方向に対し直交する方向に傾斜(仮想線L1上に存在)している。
In the case of this example, the bottom surfaces 21a and 21a of the
同様に、前記各第二の溝部20b、20bの底面21b、21bを、前記ウォームホイール4bを前記逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部12a(ウォームホイール歯16a)に作用する第二の噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(F2x)及び径方向の分力(F2y)の合力(F2xy)の作用方向に対し直交する第二の仮想線L2を母線とし、且つ、前記ハブ11aの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。別な言い方をすれば、前記第二の仮想線L2を母線とし、該母線と前記ハブ11aの中心軸との交点を頂点とする、仮想円すいの側面(円すい筒面)上に、前記各底面21b、21bを存在させている。この為、本例の場合には、前記各第二の溝部20b、20bのうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部12aのうちで前記第二の噛み合い反力が作用する部分(ウォーム7aとの噛合部)と一致する部分に設けられた第二の溝部20bの底面は、前記合力(F2xy)の作用方向に対し直交する方向に傾斜(第二の仮想線L2上に存在)している。
尚、図示の例では、前記ハブ11aの中心軸に対する前記各底面21a、21aの傾斜角度と、前記ハブ11aの中心軸に対する前記各底面21b、21bの傾斜角度とを同じ(およそ40〜45度)としているが、本発明を実施する場合には、これら両傾斜角度を互いに異ならせる(例えば一方を10〜30度、他方を60〜80度などに設定する)事もできる。又、前記ハブ11aの中心軸に対する前記各底面21a、21a及び前記各底面21b、21bの傾斜角度は、40〜45度の範囲に限らず、噛み合い反力に応じて、10〜80度程度としても良い。
Similarly, the bottom meshes 21b and 21b of the
In the illustrated example, the inclination angle of the bottom surfaces 21a and 21a with respect to the central axis of the
前記ギヤ部12aは、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維を混入した、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂等の合成樹脂製で、外周面にウォームホイール歯16aが形成されている。前記ギヤ部12aは、前記ハブ11aを図示しない金型にセットした状態で、該ハブ11aの外径寄り部分と、金型の内面との間に画成される円環状のキャビティ内に合成樹脂を送り込む事により形成される。この際、合成樹脂を、前記ハブ11aの軸方向他面{図1、3及び図4(B)の右面}側に設置されたリングゲートからキャビティ内に送り込み、前記合成樹脂を、前記ハブ11aの外径側端部を全周に亙って覆う状態で、モールド成形する。そして、前記ギヤ部12aを構成する合成樹脂のうち、前記ハブ11aの軸方向片側面側を覆った部分は、前記環状凹部18のうちの外径寄り部分に入り込んで抑え部22を構成している。又、前記合成樹脂は、前記各第一の溝部20a、20a及び前記各第二の溝部20b、20b内にも入り込んで、前記ハブ11aと前記ギヤ部12aとをトルク伝達可能に結合する。更に、リングゲートに繋がる部分の合成樹脂を除去する際に、その外径寄り部分を残して、第二抑え部23としている。この様な構成により、前記ハブ11aと前記ギヤ部12aとが強固に結合される。尚、前記ギヤ部12aの外周面に形成したウォームホイール歯16aには、前記ハブ11a及び前記ギヤ部12aを金型から取り出した後、仕上加工として削り加工を施す。
The
本例のウォームホイール4bは、使用時には、図2に示す様に、電動式パワーステアリング装置の出力軸(回転軸)17に外嵌固定される。該出力軸17と、ステアリングホイール1(図9参照)により回転駆動されるステアリングシャフト2とは、トーションバー23により結合される。又、ハウジング24の内面にトルクセンサ25が設置され、ステアリングシャフト2と出力軸17との間で伝達されるトルクを測定する事が可能になっている。そして、このトルクの測定値に基づいて、電動モータ5に通電され、この電動モータ5の出力軸に連結された前記ウォーム7a及び前記ウォームホイール4bを介して出力軸17に、補助トルクが付与される。
In use, the
以上の様な構成を有する本例のウォームホイール4bによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、前記ハブ11aと前記ギヤ部12aとの分離防止を効果的に図れる。
即ち、本例のウォームホイール4bの場合には、前記1対の肩部19a、19bのうち、前記ウォームホイール4bを前記所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部12aに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(F1x)の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部19aに、前記各第一の溝部20a、20aを形成している。そして、該第一の溝部20a、20aの底面21a、21aを、前記噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(F1x)及び径方向の分力(F1y)の合力(F1xy)の作用方向に対し直交する仮想線L1を母線とし、且つ、前記ハブ11aの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。この為、前記ウォームホイール4bを前記ウォーム7aにより前記所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部12aに作用する、前記噛み合い反力の前記合力(F1xy)を、前記各第一の溝部20a、20aのうち、円周方向に関して前記ギヤ部12aと前記ウォーム7aとの噛合部に整合する位置(及びその近傍)に存在する第一の溝部20a、20aの底面21a、21aによって効果的に支承する事ができる。従って、前記ギヤ部12aに作用する噛み合い反力に基づき、該ギヤ部12aと前記ハブ11aとが、該ハブ11aの軸方向に{ギヤ部12aがハブ11aに対して図1、3及び図4の(B)の右側に}相対変位する(ずれ動く)事を効果的に防止できる。
According to the
That is, in the case of the
同様に、本例のウォームホイール4bの場合には、前記1対の肩部19a、19bのうち、前記ウォームホイール4bを前記逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部12aに作用する第二の噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(F2x)の作用方向とは反対側に位置する他方の肩部19bに、前記各第二の溝部20b、20bを形成している。そして、該第二の溝部20b、20bの底面21b、21bを、前記第二の噛み合い反力のうち、前記ハブ11aの軸方向の分力(F2x)及び径方向の分力(F2y)の合力(F2xy)の作用方向に対し直交する第二の仮想線L2を母線とし、且つ、前記ハブ11aの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。この為、前記ウォームホイール4aを前記ウォーム7aにより前記逆方向に回転駆動する際に前記ギヤ部12aに作用する、前記第二の噛み合い反力の前記合力(F2xy)を、前記第二の溝部20b、20bのうち、円周方向に関して前記ギヤ部12aと前記ウォーム7aとの噛合部に整合する位置(及びその近傍)に存在する第二の溝部20b、20bの底面21b、21bによって効果的に支承する事ができる。従って、前記ギヤ部12aに作用する噛み合い反力に基づき、該ギヤ部12aと前記ハブ11aとが、該ハブ11aの軸方向に{ギヤ部12aがハブ11aに対して図1、3及び図4の(B)の左側に}相対変位する(ずれ動く)事を効果的に防止できる。
Similarly, in the case of the
又、前記各第一の溝部20a、20a及び前記各第二の溝部20b、20bを、円周方向に離隔した状態で不連続に形成している為、前記ハブ11aに対し前記ギヤ部12aが円周方向に相対回転する事も有効に防止できる。
Further, since the
又、本例の場合には、前記1対の肩部19a、19bにそれぞれ、前記各第一の溝部20a、20a及び前記各第二の溝部20b、20bを形成する事で、前記ギヤ部12aと前記ハブ11aとの接触面積を増やす事ができる。この為、これらギヤ部12aとハブ11aとの結合力を向上させる事もできる。
In the case of this example, the
この様に、本例の場合には、前記ハブ11aの外周面のうち軸方向端部に存在する1対の肩部19a、19bに前記第一、第二の溝部20a、20bを形成するだけで、前記ハブ11aと前記ギヤ部12aとの分離防止を効果的に図れる為、前述した従来構造の場合の様に、ハブの外周面全体にローレット加工を形成する場合に比べて、加工コストの低減を図れる。又、前記噛み合い反力の合力(軸方向及び径方向の分力の合力)を前記第一、第二の溝部20a、20bの底面21a、21bによって効果的に支承でき、前記従来構造の場合の様に、ハブの外周面を深く加工しなくて済む為、該ハブの径方向に関する厚さ寸法の増加を抑えられ、重量の増加を抑えられる。
以上の様に、本例のウォームホイール4bによれば、加工コスト及び重量の増加を抑制しつつ、前記ハブ11aと前記ギヤ部12aとの分離防止を効果的に図れる。
Thus, in the case of this example, only the first and
As described above, according to the
[実施の形態の第2例]
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図6を参照しつつ説明する。本例のウォームホイール4cの場合には、ハブ11bの一方の肩部19aに設けられた第一の溝部20a、20aと、該ハブ11bの他方の肩部19bに設けられた第二の溝部20b、20bとを、該ハブ11bの外周面に形成した連続凹溝26により、該ハブ11bの軸方向に連続させている。そして、該連続凹溝26内にも、ギヤ部12bを構成する合成樹脂を入り込ませている。この様に、本例の場合には、前記第二の溝部20a、前記連続凹溝26、前記第二の溝部20bを連続させた状態で、前記合成樹脂を入り込ませている為、前記ギヤ部12bと前記ハブ11bとの結合力を向上させる事ができる。
[Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the
又、本例の場合、前記連続凹溝26の底面27を、前記ハブ11bの中心軸をその中心軸とする円筒面状に形成しているのに対し、前記各第一の溝部20a、20aの底面21a、21a及び前記各第二の溝部20b、20bの底面21b、21bに関しては、前記実施の形態の第1例の場合と同様に、ギヤ部12bに作用する噛み合い反力のうち、前記ハブ11bの軸方向の分力(F1x、F2x)及び径方向の分力(F1y、F2y)の合力(F1xy、F2xy)の作用方向に対し直交する仮想線L1、L2を母線とし、且つ、前記ハブ11bの中心軸をその中心軸とする仮想円すい筒面上に存在させている。
In the case of this example, the
以上の様な構成を有する本例の場合には、前記各連続凹溝26を設けた事で、前記ハブ11bと前記ギヤ部12bとの分離防止をより効果的に図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
In the case of the present example having the above-described configuration, the separation of the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment.
[実施の形態の第3例]
前述した実施の形態の第1例の変形例である、本発明の実施の形態の第3例に就いて、図7を参照しつつ説明する。前記実施の形態の第1例では、第一の溝部20a及び第二の溝部20bを、部分円すい筒面(略平坦面状)である底面21a、21bと、この底面21a、21bの円周方向両端部から径方向外方に略直角に折れ曲がった、平坦面である1対の側面33、33とから構成していた。これに対し、本例の場合には、ハブ11cの両肩部19a、19bに設ける第一の溝部20c及び第二の溝部20dを、円周方向中央部から円周方向両側に向かう程、前記各肩部19a、19bからの溝深さが浅くなる凹曲面(部分凹円筒面)である底面21c、21dと、この底面21c、21dの円周方向両端部から径方向外方に略直角に折れ曲がった(立ち上がった)、略直角三角形状の平坦面(ハブ11cの中心軸を含む仮想平面上に存在する面)である1対の側面33a、33aとから構成している。
[Third example of embodiment]
A third example of the embodiment of the present invention, which is a modification of the first example of the embodiment described above, will be described with reference to FIG. In the first example of the embodiment, the
この様に、本例の場合には、前記各底面21c、21dを、凹曲面としている為、前記ハブ11cを製造するのに使用するプレス型や冷間鍛造型等の金型のうちで、前記各底面21c、21dと前記1対の側面33a、33aとの間部分(境界)を形成する角部(エッジ部)に、丸みを持たせる(角を緩やかにする)事ができる。この為、前記金型に応力が集中する事を防止できる。従って、金型に関して、耐久性の向上を図れると共に、長寿命化を図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
Thus, in the case of this example, since each said
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment.
[実施の形態の第4例]
前述した実施の形態の第3例の変形例(第1例の変形例の2例)である、本発明の実施の形態の第4例に就いて、図8を参照しつつ説明する。前記実施の形態の第3例では、第一の溝部20c及び第二の溝部20dを、凹曲面である底面21c、21dと、この底面21c、21dの円周方向両端部に設けた1対の側面33a、33aとから構成していた。これに対し、本例の場合には、ハブ11dの両肩部19a、19bに設ける第一の溝部20e及び第二の溝部20fを、円周方向中央部から円周方向両側に向かう程、前記各肩部19a、19bからの溝深さが浅くなる凹曲面(部分凹円筒面)である底面21e、21fのみから構成しており、これら各底面21e、21fの円周方向両側に側面を設けていない。
[Fourth Example of Embodiment]
A fourth example of the embodiment of the present invention, which is a modification of the third example of the embodiment described above (two examples of the modification of the first example), will be described with reference to FIG. In the third example of the embodiment, the
以上の様に、本例の場合には、前記第一の溝部20e及び第二の溝部20fを、凹曲面である底面21e、21fのみによって構成している為、前述した実施の形態の各例の構造の様に、金型のうち、溝部を構成する底面と側面との間部分(境界)を形成する部分に、エッジ部を設けなくて済む。この為、前記実施の形態の第3例の構造に比べても更に、金型に関して耐久性の向上と長寿命化とを図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第3例の場合と同様である。
As described above, in the case of this example, the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 3rd example.
次に、本発明を適用可能な、電動式パワーステアリング装置の構造に就いて説明する。本発明は、前記図11に示した様なコラムアシスト式の電動式パワーステアリング装置の他、図9に示した様なピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置、及び、図10に示した様なデュアルピニオン式の電動式パワーステアリング装置に適用できる。
図9に示した、本発明を適用可能なピニオンアシスト式の電動式パワーステアリング装置は、下端部にピニオン軸を結合した入力軸28をハウジング29内に支持しており、このハウジング29の側方に電動モータ5を支持している。そして、該電動モータ5により、図示しないウォーム減速機を介して、前記ピニオン軸に回転方向の補助力を付与する様にしている。そして、このピニオン軸の下端部外周面に設けたピニオンを、ラック30に噛合させて、1対のタイロッド10(図11参照)を、ステアリングホイール1に付与された操作力よりも大きな力で押し引きする。
Next, the structure of an electric power steering apparatus to which the present invention can be applied will be described. The present invention is not limited to the column assist type electric power steering apparatus as shown in FIG. 11, but also as a pinion assist type electric power steering apparatus as shown in FIG. 9, and as shown in FIG. It can be applied to a dual pinion type electric power steering apparatus.
The pinion assist type electric power steering apparatus to which the present invention can be applied shown in FIG. 9 supports an
図10に示した、本発明を適用可能なデュアルピニオン式の電動式パワーステアリング装置は、ラック30の一部で、ピニオン軸の外周面に設けたピニオンから外れた部分に、第二のピニオン軸31を配置している。そして、この第二のピニオン軸31の一端部外周面に設けた第二のピニオンを、前記ラック30に噛合させている。又、この第二のピニオン軸31を内側に設けたハウジング32の側方に、電動モータ5を支持している。そして、該電動モータ5により、ウォーム減速機を介して、第二のピニオン軸31に回転方向の補助力を付与する様にしている。従って、前記ラック30は、該補助力に基づく力と、運転者がステアリングホイール1に付与する力に基づきピニオン軸から加わる力とにより、軸方向に変位する。この結果、1対のタイロッド10(図11参照)をステアリングホイール1に付与された操作力よりも大きな力で押し引きする。
The dual pinion type electric power steering apparatus to which the present invention is applicable as shown in FIG. 10 is a part of the
上述した実施の形態の各例では、ウォームホイールの肩部に形成する溝部を、円周方向に関して等間隔に不連続に形成する場合に就いて説明したが、本発明を実施する場合には、円周方向に連続する状態で形成する事ができる。又、前記実施の形態の各例では、ウォームホイールを構成するハブのうち、1対の肩部にそれぞれ溝部を形成する場合に就いて説明したが、ウォームホイールが所定方向(一方向)にのみ回転駆動される場合には、一方の肩部にのみ溝部を形成しても良い。又、1対の肩部にそれぞれ溝部(第一の溝部及び第二の溝部)を形成する場合には、一方の肩部に形成する第一の溝部と、他方の肩部に形成する第二の溝部とで、底面の傾斜角度のみならず、円周方向に関する幅寸法や形成位置、形成数などを互いに異ならせる事もできる。 In each example of the above-described embodiment, the groove portion formed in the shoulder portion of the worm wheel has been described in the case of discontinuously forming at equal intervals in the circumferential direction. It can be formed in a continuous state in the circumferential direction. Further, in each example of the above embodiment, the description has been given of the case where the groove portion is formed in each of the pair of shoulder portions of the hub constituting the worm wheel. In the case of rotational driving, a groove may be formed only on one shoulder. In addition, when the groove portions (the first groove portion and the second groove portion) are respectively formed on the pair of shoulder portions, the first groove portion formed on one shoulder portion and the second groove portion formed on the other shoulder portion. Not only the inclination angle of the bottom surface but also the width dimension, the formation position, the number of formations, etc. in the circumferential direction can be made different from each other.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 ハウジング
4、4a、4b ウォームホイール
5 電動モータ
6 出力軸
7、7a ウォーム
8 中間シャフト
9 ステアリングギヤユニット
10 タイロッド
11、11a、11b、11c、11d ハブ
12、12a、12b ギヤ部
13、13a 取付孔
14 ローレット部
15 凹部
16、16a ウォームホイール歯
17 出力軸
18 環状凹部
19a、19b 肩部
20a、20c、20e 第一の溝部
20b、20d、20f 第二の溝部
21a、21b、21c、21d、21e、21f 底面
22 抑え部
23 トーションバー
24 ハウジング
25 トルクセンサ
26 連続凹溝
27 底面
28 入力軸
29 ハウジング
30 ラック
31 第二のピニオン軸
32 ハウジング
33、33a 側面
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ハブの外周面の軸方向両端部に存在する1対の肩部のうち、前記ウォームホイールを所定方向に回転駆動する際に前記ギヤ部に作用する噛み合い反力に関して前記ハブの軸方向の分力の作用方向とは反対側に位置する一方の肩部に、1乃至複数の溝部が形成されており、
該溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面が、この噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する方向に傾斜している
事を特徴とするウォームホイール。 A worm wheel comprising an annular hub and a synthetic resin gear provided in a state of covering a radially outer end of the hub,
Of the pair of shoulder portions present at both axial end portions of the outer peripheral surface of the hub, the axial reaction of the hub with respect to the meshing reaction force acting on the gear portion when the worm wheel is rotationally driven in a predetermined direction. One or a plurality of grooves are formed on one shoulder located on the opposite side of the direction of force application,
Of the groove portion, the bottom surface of the portion of the gear portion where the phase in the circumferential direction coincides with the portion where the meshing reaction force acts is the fraction of the meshing reaction force in the axial direction and the radial direction of the hub. A worm wheel that is tilted in a direction perpendicular to the direction of action of the resultant force.
該第二の溝部のうち、円周方向に関する位相が前記ギヤ部のうちで前記第二の噛み合い反力が作用する部分と一致する部分の底面が、この第二の噛み合い反力のうち、前記ハブの軸方向及び径方向の分力の合力の作用方向に対し直交する方向に傾斜している、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載したウォームホイール。 Of the pair of shoulder portions, an acting direction of a component force in the axial direction of the hub with respect to a second meshing reaction force acting on the gear portion when the worm wheel is rotationally driven in a direction opposite to the predetermined direction. One or more second grooves are formed on the other shoulder located on the opposite side of
Of the second groove portion, the bottom surface of the portion where the phase in the circumferential direction coincides with the portion of the gear portion where the second meshing reaction force acts is the second meshing reaction force. The worm wheel according to any one of claims 1 to 5, wherein the worm wheel is inclined in a direction orthogonal to an acting direction of a resultant force of a component force in an axial direction and a radial direction of the hub.
該ウォームホイールが、請求項1〜10のうちの何れか1項に記載したウォームホイールである事を特徴とするウォーム減速機。 In a worm speed reducer comprising a worm and a worm wheel meshed with each other,
A worm speed reducer, wherein the worm wheel is the worm wheel according to any one of claims 1 to 10.
該ウォーム減速機が、請求項11に記載したウォーム減速機である事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。 A rotating shaft that rotates based on the operation of the steering wheel and gives a steering angle corresponding to the amount of rotation to the steering wheel, an electric motor for giving auxiliary force to the rotating shaft, and an output shaft of the electric motor, In an electric power steering apparatus provided with a worm reducer provided between the rotating shaft and transmitting the rotation of the output shaft to the rotating shaft,
The electric power steering apparatus, wherein the worm speed reducer is the worm speed reducer according to claim 11.
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